Com 10 biliões de frames por segundo, esta câmara capta até a luz em câmara lenta

A luz é a coisa mais rápida do universo, então tentar captar o seu movimento é um grande desafio. Contudo, há tecnologia capaz desse feito.

Cientistas da Caltech criaram uma sonda que desce a captação de imagem para uns impressionantes 10 biliões de frames por segundo, o que significa que pode captar a luz conforme ela avança - e eles têm planos para tornar esta câmara cem vezes mais rápida.

Caiu o segundo e entrou o femtosegundo (10¹⁵)

Entender como se move a luz é um exercício fundamental para várias áreas, não é apenas para satisfazer a curiosidade oca sem objetivos bem claros para o desenvolvimento humano. São motivações bem esclarecidas que conduzem os esforços de Jinyang Liang e dos seus colegas. Há aplicações potenciais em física, engenharia e medicina que dependem muito do comportamento da luz em escalas tão pequenas e tão curtas que estão no limite do que pode ser medido.

Provavelmente conhece o termo "frames por segundo" (fps), até porque cada vez se fala mais em câmaras fotográficas nos smartphones, poderá mesmo já ter ouvido falar em câmaras capazes de captar milhões e bilhões de fps. Na verdade há uma "luta" entre algumas entidades para ver quem faz mais e de forma mais séria nesta área.

Um impulso de luz captado pelo sistema T-CUP.

A mais poderosa câmara lenta num smartphone pertence à Sony com os seus 960 fps. Este número pode parecer-nos irreal quando temos disponíveis 120 fps nos bons dispositivos do dia a dia. Claro que esse número é para bater e para isso há ainda algo mais fantástico apresentado pela mão da Caltech: 10 000 000 000 000 frames por segundo.

Esta câmara é tão poderosa que permite captar o movimento mais rápido do Universo, um raio de luz.

Dentro da luta que referimos em cima está a conquista de um recorde que antes estava em 5 biliões de fps. Com este novo sistema, o número é duplicado para 10 biliões de fps. Mas os responsáveis pelo projeto esperam atingir 100 biliões de fps porque é um sistema escalável.

A câmara lenta da coisa mais rápida do Universo

Como seria de imaginar, toda a estrutura da câmara ocupa um grande espaço, de facto ocupa uma sala inteira. Em abono da verdade, não podemos dizer que é uma câmara tal como imaginamos, é sim um conjunto de múltiplas câmaras geridas e sincronizadas por algoritmos computacionais de fotografia.

Mais concretamente, o sistema consiste numa ultra câmara fotográfica comprimida (recebendo 100 000 milhões de frames por segundo) e uma câmara estática (que é o que permite chegar aos 10 biliões). Os dados de ambas as câmaras são processados ​​recorrendo a um algoritmo para reconstruir a imagem em velocidade super lenta (método T-CUP).

Fará sentido falar em frames por segundo?

Estamos num patamar onde a medida de tempo "segundo" não corresponde às necessidades de tempo conseguido neste projeto. A escala menor que deverá ser usada requer femtossegundos. Um femtosegundo são 10¹⁵ segundos. Mas a captação de femtossegundos não é a única dificuldade para esta nova câmara, isto porque depois de os captar é necessário armazenar o que foi recolhido.

Atualmente, não há matriz de armazenamento rápida o suficiente para escrever 10 bilhões de vezes por segundo os dados obtidos. É por isso que esta nova câmara atualmente funciona apenas para 25 frames seguidos.

Nos testes realizados, foi possível captar a luz de um laser, permitindo observar como o fotão interage quando atinge o material. Como podemos ver, parte da luz que embate com o material é refletida e perdida, enquanto outra parte atravessa o material.

Este tipo de investigação ainda tem um longo caminho a percorrer, contudo, depois da técnica estar descoberta, resta amadurecer e evoluir para uma utilização quotidiana ao serviço das várias áreas que foram referidas. A medicina e a ciência são campos onde é importante perceber muito bem a luz.

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